干旱状况下小区域灌溉冬小麦农田生态系统水热传输

该文采用涡度相关技术测定小区域灌溉冬小麦农田实际蒸散量和农田能量平衡各分量,分析表征农田地表获取能量再分配经典参数Priestly-Taylor系数(α=LE/LEeq)的变化特征。结果表明,在华北地区冬小麦返青至成熟期内,日变化过程中白天时间段内,Priestley-Taylor系数呈"U"型变化趋势,7︰00～18︰00时刻内,α平均值为(1.324±0.334),正午前后保持在1.05～1.17之间。在冬小麦生育期季节变化过程中,Priestley-Taylor系数(α)平均值为(1.473±0.454),远高于在湿润下垫面时(α=1.26)的数值,在抽穗开花期内土壤水分充足时α最大值为2.317,拔节时期土壤水分胁迫时α值为0.410。干旱少雨状况下,进行小面积充分灌溉时,由于存在农田热平流现象将导致过多的蒸发蒸腾水分耗散,降低农田灌溉水的利用效率。

基于统计分布的小麦农田多径衰落信道建模研究

为预测无线传感器网络通信质量并指导节点部署与拓扑控制,研究提出小麦农田信道多尺度建模方法.根据农田作物生长态势及其与信号传播路径的相对关系,提取环境关联参数.按作物遮挡程度不同,分别提出和采用对数模型与概率分布模型进行描述分析,结合实测样本数据对模型因子进行拟合,建立了小麦农田多径衰落信道下的经验模型并进行模型评价.结果表明,无遮挡条件下采用环境关联参数拟合的大尺度模型结果的相关系数在0.98以上;遮挡条件下,采用多尺度概率分布模型描述的平均偏差在0.04以下,达到了对小麦农田多径信道准确描述的预期研究目标.

三江平原春小麦农田生态系统氧化亚氮通量特征

利用静态暗箱-气相色谱法对三江平原春小麦农田生态系统N2O排放通量进行连续2.5年的田间原位观测.结果表明:三江平原春小麦农田生态系统N2O排放通量具有较明显的季节变化和年际变化,并主要与年际间降水及田间水分管理差异有关;春小麦农田生态系统N2O排放日变化与气温及地下5 cm温度变化有关.生长期N2O的排放较强,休耕期N2O排放量显著下降,冰冻期N2O的排放较微弱,融冻时N2O排放缓慢增强.生长期N2O平均排放通量为0.190 mg.m-2.h-1,收割后到冰冻期间为0.077 mg.m-2.h-1,冻融期间为0.017 mg.m-2.h-1.

宁南山区保护性农业措施对冬小麦农田休闲期土壤水分的影响

[目的]研究宁南山区冬小麦农田休闲期保护性农业措施对土壤水分的影响,为该区降雨资源的高效利用以及保护性农业的可持续发展提供理论依据。[方法]基于不同时期多个保护性农业试验土壤水分数据比较分析。[结果](1)在干旱的情况下,免耕留茬处理能够显著增加土壤表层(0—20cm)含水量。(2)在免耕的情况下,随着秸秆留茬高度的增加,土壤水分呈现增加趋势。(3)在降雨量较大且降雨量具有连续性的情况下,常规耕作处理在土壤表层保蓄了较多的土壤水分(0—20cm),免耕秸秆覆盖处理能够增加土壤20—80cm土壤水分含量。(4)冬小麦休闲期种植豆科作物,降低了土壤水分,其降低幅度与降雨量以及种植密度有关,种植密度越大,对土壤水分的影响越大。[结论]免耕+留茬耕作措施能够提高冬小麦农田休闲期土壤水分含量,覆盖作物降低了休闲期土壤水分含量。

绿洲调亏灌溉春小麦农田生态化学计量特征

用配对样本t检验对绿洲不同调亏灌溉下春小麦收获时土壤C∶N和C∶P生态化学计量比年际间差异及土壤碳平衡进行了分析研究,结果表明：小麦收获时不同调亏灌溉处理0~20cm、20~40cm和0~40cm土层C∶N2008年比2007年分别显著降低19.0%~37.3%、11.8%~27.9%和17.1%~32.8%,而C∶P则显著增加31.9%~62.4%、16.5%~79.1%和33.6%~68.8%。两年试验表明,拔节期轻、中度水分调亏,孕穗~抽穗期轻度调亏或丰水处理,而灌浆~生理成熟期中、重度调亏的处理RDI2和RDI5C∶N和C∶P生态化学计量比高于其他处理。两年试验后,不同土层调亏灌溉处理及对照土壤有机碳均增高,其中0~20cm土层增幅为1.31~2.35t（C）·hm-2,20~40cm土层为2.00~4.58t（C）·hm-2,0~40cm土层为2.18~3.07t（C）·hm-2。

河北省小麦农田数字化监控系统设计及问题分析

为实现河北省小麦农田数字化监控,应用无线传感网络、RFID等信息技术,集成设计河北省小麦农田数字化监控系统,提出了八大模块即视频监控系统、农业环境感知监测系统、无线传输系统、水肥一体化系统、数据管理及远程服务平台、智能信息推送功能、服务系统、农田监管系统设计方案;并指出数字化监控系统在实际应用中存在成本高、标准不统一、设备和产品不适应及人才缺乏等问题及建议。

不同施氮措施对冬小麦农田土壤酶活性和氮转化的影响

为研究农田生态系统土壤酶活性和氮转化对不同施氮措施的响应机理,以河南省平顶山市冬小麦农田为研究对象,设置了5种施氮措施[尿素+硝化抑制剂(U+DCD)、尿素+脲酶抑制剂(U+HQ)、尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(U+HQ+DCD)和包膜尿素(PCU),并以普通尿素(U)作对照],研究了冬小麦栽培关键期土壤脲酶和蔗糖酶活性、铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3−-N)含量的变化趋势。结果表明:与U相比,其他4种施氮措施对土壤蔗糖酶活性的影响均不显著(P>0.05),而U+DCD、U+HQ+DCD和PCU均显著提高了土壤脲酶活性(P<0.05),增幅分别为9.45%、11.91%、32.10%;与U相比,其他4种施氮措施均提高了土壤NH4+-N含量,其中U+HQ、PCU和U+HQ+DCD影响较显著,增幅分别为33.77%、33.65%、24.26%,但均在一定程度上降低了土壤NO3−-N含量,仅U+HQ+DCD和PCU影响显著,降幅分别为30.37%、30.02%。随着小麦的生长,土壤脲酶活性呈现先下降再升高的趋势,在拔节期达到最低(P<0.01);而土壤蔗糖酶活性、NH4+-N和NO3−-N含量均呈先升高再降低的趋势,并在开花期达到峰值(P<0.01)。相关性分析表明,5种施氮措施下土壤蔗糖酶活性均与土壤含水率、NH4+-N或NO3−-N含量呈显著正相关关系(P<0.05),且NH4+-N和NO3−-N之间亦呈极显著正相关关系(P<0.01);除PCU,其他4种施氮措施下土壤NH4+-N和NO3−-N含量大部分与土壤速效磷及速效钾含量呈显著负相关关系(P<0.05)。线性回归表明,土壤酶活性和矿质氮均主要受土壤速效磷含量和土壤含水率的影响(P<0.01)。综合分析表明,与农民习惯施氮措施相比,包膜尿素和普通尿素配施脲酶抑制剂与硝化抑制剂可以有效提高氮肥利用效率。

不同施氮措施对冬小麦农田土壤温室气体通量的影响

农田生态系统是大气中温室气体重要的排放源,其温室气体排放量占全球人为活动产生总量的10%-12%,减少农田生态系统温室气体的排放,对于减少温室气体排放总量,缓解全球变暖具有积极的作用。以河南省平顶山市冬小麦农田为研究对象,设置5种施氮措施,分别为:尿素+脲酶抑制剂(U+HQ)、尿素+硝化抑制剂(U+DCD)、尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(U+HQ+DCD)和包膜尿素(PCU),并以尿素(U)为对照,采用静态暗箱-气相色谱法测定分析了冬小麦栽培关键阶段N_2O、CO_2和CH_4通量及其累积通量。研究表明,3种温室气体通量均随小麦生长呈先降低后升高再降低的趋势。与U相比,其他4种施氮措施均减少N_2O累积通量,减排效果呈U+DCD>PCU>U+HQ>U+HQ+DCD的规律,其中U+DCD及PCU减排效果较显著,降幅分别为44.44%和20.99%(P<0.05);除U+HQ外,U+DCD、U+HQ+DCD和PCU均显著降低了CO_2的累积排放量(P<0.05),减排效果呈U+HQ+DCD (42.29%)>PCU (40.84%)>U+DCD (34.78%)>U+HQ (6.07%)的规律;其他4种施氮措施均显著降低了CH4的累积吸收量(P<0.05),其中U+DCD和U+HQ+DCD降幅较大,分别为48.21%和49.40%(P<0.05)。与U相比,其他4种施氮措施均显著降低了温室气体全球增温潜势,减排效果呈PCU>U+HQ+DCD>U+DCD>U+HQ,降幅分别为38.29%、36.64%、36.03%、6.54%(P<0.05)。不同施氮措施对小麦产量有显著影响(P<0.05),呈U+DCD>U+HQ>U>PCU>U+HQ+DCD的规律。综合分析表明,普通尿素配施硝化抑制剂可以有效降低温室气体排放并提高冬小麦产量。

潮土区常规施肥下冬小麦农田基础地力演变规律

研究农民习惯施肥条件下潮土区冬小麦农田基础地力的演变规律,为加强潮土农田地力保育,挖掘农田生产潜力和增加作物产量提供依据。依托29个潮土国家级耕地土壤监测点,利用1988~2006年长期监测数据,从土壤性质出发构建了潮土区冬小麦农田基础地力指数(BSPI)模型,以此模型为基础分析了潮土区常规施肥下冬小麦农田基础地力的演变规律。经过19年的常规施肥,冬小麦农田基础地力呈显著的上升趋势,与监测初期相比BSPI提升了38.5%,年均增长速率为2.0%。不同地力水平下的冬小麦农田基础地力随时间演变规律不尽一致,低地力区BSPI呈显著上升趋势,年均增长速率为3.2%。高、中地力区BSPI均呈略微上升趋势,都未达到显著上升水平。不同省份间冬小麦农田基础地力指数差异也十分显著,在潮土监测区域,不同省份表现的趋势为江苏省的冬小麦农田基础地力最高,显著高于安徽、湖北、河北、山东、山西5地,而江苏、北京、河南3省间基础地力无显著差异。各省冬小麦农田基础地力指数大小顺序为江苏>北京>河南>湖北、山东>河北>山西、安徽。长期化肥和有机肥的施用,以及配合小麦季部分秸秆还田对培肥低地力农田,提高土壤基础肥力作用显著;对于中、高地力农田,长期施肥能稳定土壤基础肥力,对提高和稳定潮土区粮食产量也十分重要。

猪场肥水施用对玉米-小麦农田氨排放、氮素利用与表观平衡的影响

规模化生猪养殖废弃物已成为当前重要污染来源,为有效解决猪场废水所引发面源污染问题,有必要开展将其替代矿物氮肥(作为肥水)施用于农田的探索。以华北平原高度集约化玉米-小麦一年两熟轮作体系为对象,通过田间小区试验,定量研究猪场肥水施用对作物产量、氮素吸收、氮素利用效率、土壤矿质氮累积、氨挥发损失及轮作体系氮素表观平衡的影响。试验包括7个处理:不施肥对照(CK)、尿素表施(CK1)、尿素注射施用(CK2)、猪场肥水替代25%尿素氮表施(25%WB)、猪场肥水替代50%尿素氮表施(50%WB)、猪场肥水替代25%尿素氮注射施用(25%WI)和猪场肥水替代50%尿素氮注射施用(50%WI)。猪场肥水作为基肥施用。结果表明,与CK相比,施用尿素和猪场肥水均可显著提高玉米、小麦产量和籽粒氮吸收量,其中25%WI最高,50%WI次之。与尿素表施相比,尿素注射施用、猪场肥水表施和注射施用均可明显提高氮肥农学效率、偏生产力和表观利用率,且肥水注射施用最高,肥水表施次之,而25%WI和50%WI之间无显著差异。与不施肥处理相比,施用尿素和猪场肥水0~100 cm土体矿质氮残留量显著增加50.8%~87.9%,其中50%WB、25%WI和50%WI无显著差异。与尿素表施相比,尿素注射施用、肥水表施和注射施用均可显著降低玉米和小麦基肥期土壤氨损失总量,降幅分别为26.5%~48.6%和11.4%~29.1%;同时,肥水表施和注射施用下轮作体统氮盈余显著降低7.6%~16.0%,其中25%WI降幅最高,但与50%WI无显著差异。综合考虑作物产量、氮素利用和环境效应,猪场肥水替代25%和50%尿素氮注射施用是该区玉米-小麦轮作农田猪场肥水最佳施用方式。

郑州市周边小麦农田土壤中重金属分布特征与污染状况研究

测定了2018年6月采集的郑州市周边6个区域21个乡/镇小麦农田105个土壤样品中的重金属Pb,Cd,Cu,Zn的含量,并对其分布特征和污染状况进行了分析.结果表明,郑州市周边小麦农田土壤中的Pb,Cu和Zn含量的平均值分别为12.22 mg·kg-1,11.20 mg·kg-1和53.57 mg·kg-1,均低于土壤环境质量标准和河南潮土背景值,并且随着土壤深度的增加,这3种重金属含量逐渐减少,Cd含量过低,未达到仪器检出限.不同区域小麦农田土壤中重金属含量存在明显差异,其中,巩义市的小麦农田土壤中Pb,Cu和Zn含量相对较高.小麦农田土壤中,7个乡/镇的Pb含量和5个镇的Zn含量超过河南潮土背景值,21个乡/镇的Cu含量和Cd含量均小于河南潮土背景值;小麦农田土壤中的Cu与Pb,Zn与Pb可能存在同源性,Cu与Zn可能受多个不同污染源的影响.郑州市周边小麦农田土壤质量整体良好,但仍需重点监测重金属含量超过河南潮土背景值的农田土壤,可采取加强土地耕种等农业知识宣传、多用有机肥少用化肥等措施来改善土壤的基本理化性质.

小麦农田无线传感器网络能量高效数据汇集方法

小麦农田无线传感器网络是实现小麦变量施肥、灌溉决策、病虫防控等农业精准作业的重要基础,针对小麦农田监测环境供电不便、环境复杂造成的无线传感器网络动态变化、监测周期短等问题,从能耗优化的角度研究提出了一种面向小麦农田的高能效无线传感器网络拓扑关联簇首轮换方法(Topology based Energy-efficient Cluster-head Rotating Scheme for wireless sensor networks in wheat fields, TECRS)。该方法根据节点剩余能量、拓扑位置和节点度等多个因素综合计算簇首竞争权值,优先选择剩余能量高、节点度大、距汇聚节点近的传感器节点成为簇首,以提高节点的能量使用效率并延长网络寿命。最后为解决传统分簇算法中簇首频繁轮换开销大的问题,通过改变进行簇首选取的周期,对比算法在不同轮换周期下的平均能耗与网络寿命,确定最优的簇首轮换频率。仿真实验结果表明,每9轮数据上传进行1次簇首轮换时,TECRS算法在网络生命周期与节点能量均衡方面达到最优,此时网络生命周期约为LEACH(Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy)的2倍,是EEDRCP(Energy Efficient Double Rounds Clustering Protocol)与LUCR(A Layerbased Unequal Clustering Routing Protocol)算法的1.3倍,且较三种算法有着更好的能耗均衡性能,更适合于能量受限的小麦农田无线传感器网络监测应用。

西南丘陵区保护性耕作下小麦农田土壤呼吸及影响因素分析

为了探讨保护性耕作对旱作农田土壤呼吸的影响,采用LI6400-09呼吸室在重庆北碚西南大学试验农场对平作(T)、垄作(R)、平作+覆盖(TS)、垄作+覆盖(RS)这4种处理下的西南紫色土丘陵区小麦/玉米/大豆套作体系中小麦作物生长季节的土壤呼吸及其水热生物因子进行了测定和分析.结果表明,小麦生殖生长阶段农田土壤呼吸速率变化范围为1.100～2.508μmol.(m2.s)-1,各处理的土壤呼吸速率差异显著,表现为RS>R>TS>T.各处理10 cm土层的土壤温度表现为T>R>TS>RS.土壤呼吸与土壤温度的关系符合指数函数,Q10值分别为1.25、1.20、1.31和1.26.5 cm土层的土壤含水量高低排序为TS>RS>T>R.土壤水分与土壤呼吸以抛物线曲线拟合最好,说明存在土壤呼吸最强的土壤含水量点,本研究得出小麦生殖生长阶段在土壤含水量的响应阈值为14.80%～17.47%.土壤动物中优势类群为弹尾目和螨目,与土壤呼吸存在一定相关性,对照处理和垄作下相关性高,而秸秆覆盖的处理土壤呼吸与土壤动物没有明显的相关性.

华北平原冬小麦农田生态系统CO_2通量特征及其影响因素

利用2014—2015年中国科学院封丘农业生态实验站涡度相关系统观测的冬小麦农田生态系统CO_2通量数据,结合试验地常规气象观测系统的气象数据,分析冬小麦4个生育期(分蘖期、越冬期、拔节期和灌浆期)内CO_2通量的日变化,研究净生态系统碳交换(NEE)的季节变化及其与气象要素的关系.结果表明:冬小麦整个生育期内NEE为-360.15g C·m^(-2),总初级生产力总量为1920.01 g C·m^(-2),冬小麦农田生态系统具有较强的固碳能力.冬小麦农田生态系统CO_2通量具有明显的日变化和季节变化特征,分蘖期表现为碳源,越冬期、拔节期和灌浆期表现为碳汇.表观初始光能利用率平均值为0.03 mg CO_2·μmol^(-1),光饱和时的生态系统生产量平均值为1.53 mg CO_2·m^(-2)·s^(-1),月平均生态系统呼吸为193.92g C·m^(-2)·month^(-1).冬小麦农田生态系统4个生育期NEE与光合有效辐射的相关关系均达到极显著水平.分蘖期、拔节期和灌浆期NEE与饱和水汽压差的相关关系极显著,越冬期达显著水平.冬小麦分蘖期、越冬期和灌浆期NEE日总量与土壤温度呈正相关,拔节期呈负相关关系.

华北平原冬小麦农田生态系统通量贡献区

利用2013—2014年涡度相关系统观测的华北平原冬小麦农田生态系统通量数据,结合通量贡献区模型FSAM,分析华北平原冬小麦农田生态系统通量贡献区的时空分布特点,对比研究不同大气稳定层结条件和生长期内通量贡献区的分布差异.结果表明:在主风风向上,冬小麦整个生育期内大气稳定条件下的通量贡献区范围大于不稳定条件下的贡献区范围.在0°~90°主风风向上,生长初期稳定条件下通量贡献区范围比不稳定条件下大17.8 m左右,生长末期稳定条件下的通量贡献区范围比不稳定条件下大11 m左右.生长初期的通量贡献最大值点位置比生长末期距观测点位置远15 m(大气稳定条件)和12.4 m(大气不稳定条件);通量贡献最大值点在稳定条件下比不稳定条件下距观测点位置远5 m(生长初期)和2.4 m(生长末期).在非主风风向上,当风向为90°~180°时,生长初期和生长末期不同大气条件下的最大通量值分别位于距观测点的67.8、53.4和47.0、30.8 m.当风向为270°~360°时,生长初期和生长末期不同大气条件下的最大通量值位于距观测点的58.8、42和41.1、33.1 m.在整个生育期尺度上,观测塔的通量信息主要来自东北、西南和东南方向,其所占比例分别为35.4%、32.5%和19.4%.冬小麦整个生育期内通量贡献区的主要变化发生在观测点东北方向16.0~173.8 m和西南方向14.7~209 m,通量信息全部来源于农田生态系统.两个典型日期的通量贡献区日变化特征明显,通量贡献区范围随大气稳定条件和风向改变而发生变化.夜晚通量信息全部来源于农田生态系统,白天少部分通量信息来源于居民区和果园.本文的定量化结果可为农田生态系统通量贡献区的研究提供依据.

宁夏黄土丘陵区冬小麦农田土壤呼吸特征及影响因素分析

土壤呼吸是陆地碳循环研究的关键环节,是大气CO2的重要来源,文中以冬小麦农田为研究对象,利用ACE土壤呼吸自动监测系统,研究了冬小麦农田土壤呼吸、土壤温度、土壤水分和光合有效辐射的变化特征、相互关系以及碳释放量。结果表明:1)土壤呼吸日变化呈现"单峰型",最大值出现在13:00左右,最小值出现在夜间;2)土壤呼吸日变化表明土壤呼吸与土壤温度(0-10cm)和光合有效辐射呈显著正相关关系(P<0.01),与土壤水分的关系不确定;3)土壤呼吸季节变化表明土壤呼吸与土壤温度呈显著正相关关系(P<0.01),与土壤水分和光合有效辐射无显著相关关系;4)冬小麦农田碳释放量168gC·m-2·a-1。

亏缺灌溉对冬小麦农田温室气体排放的影响

为研究不同时期亏水量对冬小麦农田土壤温室气体排放的影响,优化灌溉管理措施,试验采用静态箱-气相色谱法对关中平原冬小麦(2016年10月～2017年6月)农田温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)排放通量进行了监测研究.试验在冬小麦3个生育期(越冬期、拔节至抽穗期、抽穗至灌浆期)各设置3个灌水水平(充分灌溉,100%;轻度水分亏缺,80%;重度水分亏缺,60%),共6个处理(CK、T1、T2、T3、T4、T5,其中CK处理为充分灌溉处理,其它处理均为不同程度的水分亏缺处理).阐述了3种气体(CO_2、N_2O和CH_4)在全生育期的动态变化特征,并用作物产量、长远增温效应(net GWP_L)和当季增温效应(net GWPS)这3个指标综合评估不同生育期亏水水平对关中平原小麦经济效应和生态效应的影响.结果表明,生育期灌溉后CO_2、N_2O排放通量基本上呈增加趋势,以CK处理最高,而灌溉后土壤CH_4吸收通量迅速减小,高水分处理甚至出现排放特征.与CK处理相比,T1、T2、T3、T4和T5处理下小麦季CO_2排放总量分别显著降低了13. 32%、25. 98%、5. 55%、15. 47%和17. 52%(P <0. 05),N_2O排放总量分别显著降低了12. 20%、18. 00%、5. 63%、11. 54%和13. 53%(P <0. 05),CH_4吸收总量分别显著增加了46. 47%、75. 78%、19. 47%、53. 40%和62. 33%(P <0. 05); T1、T2、T3、T4和T5处理net GWP_L较CK处理分别显著降低了10. 07%、12. 77%、6. 50%、6. 81%和11. 53%(P <0. 05);除T3处理外,其他处理较CK处理net GWPS分别显著降低了13. 21%、37. 65%、24. 60%和19. 86%(P <0. 05); T1、T2、T3、T4和T5处理小麦产量较CK处理分别显著减少了12. 56%、32. 53%、2. 25%、20. 93%和18. 14%(P <0. 05),T3处理较CK处理减产2. 25%,但无显著性差异(P> 0. 05).亏缺灌溉显著降低了小麦地温室气体的排放,但会造成不同程度的减产,综合考虑不同生育期亏水水平处理下小麦地的经济效应和生态效应,T3处理更有利于关中平原冬小麦的保产节水减排.

利用高光谱遥感技术监测小麦土壤重金属污染

为了探讨基于小麦叶片高光谱间接估测土壤重金属含量的潜力,该研究以江苏省宜兴市徐舍镇为研究区域,于2019-2020年采集农田土壤样品和小麦叶片光谱,经7种不同的光谱变换预处理后,以遗传算法(genetic algorithm,GA)优化的偏最小二乘回归算法(partial least squares regression,PLSR)对预处理后的光谱建立土壤重金属镉(Cd)和砷(As)含量的估测模型,并对模型结果进行精度评价。研究结果表明:1)光谱预处理技术能够突出光谱中的一些隐藏信息,对小麦叶片光谱进行微分变换、多元散射校正、标准正态变换等数学变换后更加有利于提取光谱敏感信息。2)GA-PLSR相较于一般的PLSR方法提高了模型精度,将GA用于光谱波段选择可以优化模型精度和提高稳定性。3)土壤Cd含量的最佳估测模型为标准正态变换预处理光谱与GA-PLSR结合,其外部验证的决定系数为0.87、均方根误差为0.04 mg/kg、相对分析误差为2.72;土壤As含量的最佳估测模型为多元散射校正预处理光谱与GA-PLSR结合,其外部验证的决定系数为0.91、均方根误差为0.32 mg/kg,相对分析误差为3.25。因此,能够利用小麦叶片高光谱间接估测土壤重金属Cd和As含量,该研究为将来实现定量、动态、无损遥感监测大面积农田土壤重金属污染状况提供参考依据。

华北平原小麦-玉米农田生态系统服务评价

本研究于2006年和2007年在中国科学院栾城农业生态系统试验站田间试验基础上,评价了华北平原小麦-玉米农田的初级产品生产、气体调节、土壤有机质累积、水调节和氮素转化等5项生态系统服务。研究表明,华北平原小麦-玉米农田初级产品量包括籽粒产量5.04～5.71 t·hm-2.a-1(小麦)和6.69～8.24 t·hm-2.a-1(玉米),秸秆量8.58～9.72 t·hm-2.a-1(小麦)和6.97～8.58 t·hm-2.a-1(玉米);农田气体调节包括释放O2 24.99～28.64 t·hm-2.a-1,固定CO2 34.23～39.22 t·hm-2.a-1,排放N2O 0.72～1.13 kg·hm-2.a-1,吸收CH4 3.39～5.70 kg·hm-2.a-1;农田耕层土壤有机质累积量为1.13～2.39 t·hm-2.a-1;水资源消耗量为2 890～3 830 m3.hm-2.a-1;农田土壤氮素几乎都处于亏缺状态,变化范围为-107.73～5.33 kg(N).hm-2.a-1,不施氮肥农田亏缺较多。综合评价发现,小麦-玉米农田提供生态服务的经济价值为5.48～6.25万元·hm-2.a-1,是粮食生产价值的3倍左右。氮肥施用对农田生态系统服务及其产生福利的影响较为复杂,这主要是由于施加氮肥明显增加了氮素转化功能导致的经济损失,而同时可能会增加初级产品生产、气体调节中作物固定CO2和释放O2功能的经济价值。尽管目前有关生态系统服务评价研究主要关注生态系统产生的正效应,但仍有必要对农田产生的负效应做出评价,以便客观看待农田生态系统价值,正确认识农田生态系统对人类福利的影响。

不同施肥处理下冬小麦-夏玉米轮作农田温室气体的排放

本研究以北京地区冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,运用静态箱法针对不同施肥措施进行了1年CO2、N2O和CH4交换通量的连续观测.与对照区相比,施肥促进了CO2的排放,并且CO2排放通量表现为尿素区>硝态氮肥区;小麦季灌溉也引起了CO2排放的增加;此外,气温和地表温度是影响CO2排放的重要影响因素.冬小麦-夏玉米轮作过程中,N2O的排放集中在玉米季,温度成为小麦季N2O排放的限制因子.氮肥的施加极大地促进了N2O的排放,且等量氮素的硝态氮肥对N2O排放的促进作用明显小于尿素.土壤湿度的骤然变化也是引起N2O排放增加的一个重要因素.由多元线性回归模型分析知,pH、有机质、铵态氮、过氧化氢酶对N2O排放的贡献较大,是N2O排放的主要影响因子.施肥对所研究农田CH4交换通量没有显著影响,但研究区域的平均交换通量均为负值,表现为大气中CH4的一个汇.